體驗(yàn)式教學(xué)架構(gòu)下科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)

摘要：經(jīng)過研究分析，厘清科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)的內(nèi)涵，包括三種要素及九項(xiàng)要點(diǎn)。依托體驗(yàn)式教學(xué)的感知體驗(yàn)、論證體驗(yàn)、構(gòu)建體驗(yàn)、驗(yàn)證體驗(yàn)四個(gè)環(huán)節(jié)，通過創(chuàng)設(shè)情境、實(shí)驗(yàn)探究、升華觀念、置于實(shí)踐四種方式，構(gòu)建體驗(yàn)式教學(xué)架構(gòu)下科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)策略。

關(guān)鍵詞：科學(xué)態(tài)度與責(zé)任;體驗(yàn)式教學(xué);高中物理

本文系廣東省中小學(xué)“百千萬(wàn)人才培養(yǎng)工程”專項(xiàng)科研項(xiàng)目課題“高中物理體驗(yàn)式教學(xué)課內(nèi)外一體化模式的研究”（批準(zhǔn)號(hào)：BQW2021JGL026）的階段性研究成果。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要維度，是物理觀念、科學(xué)思維和科學(xué)探究的歸屬和內(nèi)核。但受各種因素的影響，當(dāng)前教學(xué)中對(duì)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)并不理想。因此，厘清科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的內(nèi)涵，尋找一種合適的教學(xué)模式并依托該模式展開有效的策略構(gòu)建，對(duì)于科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)有著重要的實(shí)踐意義。

一、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)要素分析

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）指出，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是指在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，認(rèn)識(shí)科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，逐漸形成的探索自然的內(nèi)在動(dòng)力，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是和持之以恒的科學(xué)態(tài)度，以及遵守道德規(guī)范，保護(hù)環(huán)境并推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任感。中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：5。由此可知，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任包含了科學(xué)本質(zhì)、科學(xué)態(tài)度、社會(huì)責(zé)任三種要素。

（一）科學(xué)本質(zhì)

科學(xué)本質(zhì)的含義并未在學(xué)術(shù)界達(dá)成共識(shí)。當(dāng)前較為主流的見解有以下兩種：一種是以基亞佩塔（Chiappetta）為代表的科學(xué)知識(shí)論，主張科學(xué)本質(zhì)是通過科學(xué)思維所構(gòu)建的觀念體系;另一種是以李德曼（Lederman）為代表的科學(xué)認(rèn)知論，認(rèn)為科學(xué)本質(zhì)是科學(xué)知識(shí)發(fā)展過程中所固有的價(jià)值和信念。張雪，張靜，姚建欣.物理教科書中科學(xué)本質(zhì)表征變遷研究[J].全球教育展望，2020（7）：106118。據(jù)此，我們可認(rèn)為科學(xué)本質(zhì)包含觀念體系、信念、價(jià)值等三個(gè)要點(diǎn)。

（二）科學(xué)態(tài)度

科學(xué)態(tài)度由柯蒂斯（Curtis）于1926年首次引入科學(xué)教育領(lǐng)域，自此，大量學(xué)者對(duì)科學(xué)態(tài)度展開研究。1975年，加納德（Gardner）把科學(xué)態(tài)度分為“科學(xué)的態(tài)度”和“對(duì)科學(xué)的態(tài)度”，隨后逐漸被廣大學(xué)者所接受。“科學(xué)的態(tài)度”是科學(xué)家在科學(xué)工作中呈現(xiàn)出來(lái)的心理品質(zhì)，如嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是等;“對(duì)科學(xué)的態(tài)度”是個(gè)體在科學(xué)研究活動(dòng)中的情感表現(xiàn)，如積極進(jìn)取等。魏曉東.國(guó)外科學(xué)態(tài)度測(cè)評(píng)研究進(jìn)展與啟示[J].外國(guó)中小學(xué)教育，2019（11）：2028。據(jù)此，我們可認(rèn)為科學(xué)態(tài)度包含嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是、積極進(jìn)取等三個(gè)要點(diǎn)。

（三）社會(huì)責(zé)任

社會(huì)責(zé)任是社會(huì)對(duì)個(gè)體發(fā)展的要求和指向，以明晰個(gè)體對(duì)他人、家庭、集體、國(guó)家和社會(huì)所應(yīng)具備的擔(dān)當(dāng)與貢獻(xiàn)。黃四林，林崇德.社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)的內(nèi)涵與結(jié)構(gòu)[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（1）：2733。關(guān)于社會(huì)責(zé)任的內(nèi)涵，各國(guó)都展開了深入的研究：美國(guó)認(rèn)為公民在生活和職業(yè)社交中，應(yīng)遵守各種道德規(guī)范;芬蘭要求增強(qiáng)學(xué)生對(duì)環(huán)境和人類健康做貢獻(xiàn)的意識(shí)和行為;日本則明確人類對(duì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展方面的責(zé)任和意識(shí)。據(jù)此，我們可認(rèn)為社會(huì)責(zé)任包含遵守道德規(guī)范、保護(hù)環(huán)境、推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展等三個(gè)要點(diǎn)。

由此，我們得到科學(xué)態(tài)度與責(zé)任素養(yǎng)的三種要素及九項(xiàng)要點(diǎn)。

二、體驗(yàn)式教學(xué)的含義與架構(gòu)

《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)普通高中育人方式改革的指導(dǎo)意見》指出：“積極探索基于情境、問題導(dǎo)向的互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式、體驗(yàn)式等課堂教學(xué)。”其中，互動(dòng)式、啟發(fā)式、探究式教學(xué)的研究起步較早，國(guó)內(nèi)外已取得較為豐碩的成果。而體驗(yàn)式教學(xué)首次出現(xiàn)在國(guó)家級(jí)文件中，相關(guān)研究均處于起步階段，具有較大的研究空間。綜合多方面文獻(xiàn)，筆者以為，體驗(yàn)式教學(xué)是教師依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，深入分析學(xué)生已有認(rèn)知，創(chuàng)造接近實(shí)際生活的教學(xué)情境，讓學(xué)生親歷知識(shí)的再創(chuàng)造過程，從中獲得感知體驗(yàn)、論證體驗(yàn)、構(gòu)建體驗(yàn)和驗(yàn)證體驗(yàn)，進(jìn)而構(gòu)建觀念、發(fā)展能力、形成價(jià)值觀的一種教學(xué)觀和教學(xué)策略。周偉波.以體驗(yàn)式教學(xué)促進(jìn)物理觀念的構(gòu)建[J].課程·教材·教法，2020（6）：110115。其組成架構(gòu)如圖1所示。

三、體驗(yàn)式教學(xué)架構(gòu)下科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)策略

（一）創(chuàng)設(shè)情境，以感知體驗(yàn)開啟培養(yǎng)之旅

感知體驗(yàn)是學(xué)習(xí)者通過視覺、聽覺、觸覺等多維度感官接收外界刺激，并把這些刺激經(jīng)神經(jīng)系統(tǒng)傳輸?shù)酱竽X，由大腦進(jìn)行信息加工的一系列過程。感知體驗(yàn)包含創(chuàng)設(shè)情境、獲取感知、提出問題三個(gè)步驟。情境為感知體驗(yàn)的萌發(fā)場(chǎng)域，是課程標(biāo)準(zhǔn)、教材與學(xué)生認(rèn)知相融下多種情況或場(chǎng)景的相對(duì)結(jié)合;提出問題是感知體驗(yàn)的目標(biāo)指向，是外界信息與內(nèi)部認(rèn)知發(fā)生沖突時(shí)呈現(xiàn)的一種合理訴求;獲取感知是創(chuàng)設(shè)情境和提出問題這兩個(gè)步驟的連接橋梁，是主客體之間的邏輯對(duì)應(yīng)。

以“牛頓第二定律”的教學(xué)為例，依據(jù)《課標(biāo)》“通過實(shí)驗(yàn)，探究物體運(yùn)動(dòng)的加速度與受力、質(zhì)量的關(guān)系”和學(xué)生關(guān)于“力、質(zhì)量以及運(yùn)動(dòng)快慢”的生活認(rèn)知，創(chuàng)設(shè)“操場(chǎng)中推汽車”的情境。學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)“同一輛車不同推力”以及“同一推力不同車輛”時(shí)汽車的速度改變情況，由此獲取視覺、觸覺以及動(dòng)覺等多維度的感知體驗(yàn)，最終形成“物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的探究問題，從而開啟科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)之旅。

（二）實(shí)驗(yàn)探究，以論證體驗(yàn)滲透科學(xué)態(tài)度

論證體驗(yàn)是學(xué)生基于證據(jù)通過推理以證明觀點(diǎn)的親歷過程。論證體驗(yàn)包含提出猜想、分析推理和形成觀點(diǎn)三個(gè)步驟。實(shí)驗(yàn)探究是這些過程的重要載體，也是科學(xué)態(tài)度的集中表現(xiàn)。首先，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)感知體驗(yàn)中的探究問題提出猜想;其次，展開方案的設(shè)計(jì)、實(shí)施以及數(shù)據(jù)的收集;最后，依據(jù)收集的證據(jù)（數(shù)據(jù)、現(xiàn)象等）實(shí)施個(gè)人層面的分析推理。這些都需要學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。最后，在社會(huì)（同伴）層面的交流協(xié)商中形成團(tuán)隊(duì)觀點(diǎn)，當(dāng)中不同觀點(diǎn)間的爭(zhēng)論、修正則是實(shí)事求是的重要體現(xiàn)。而整個(gè)論證體驗(yàn)過程，時(shí)刻洋溢著學(xué)生積極進(jìn)取的氣息和勇氣。

例如，對(duì)于“物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的探究問題，學(xué)生首先提出“同一物體，力越大，加速度越大;同一外力，質(zhì)量越小，加速度越大”的猜想。接著，用小車（含砝碼）、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、沙桶（含沙）等器材，設(shè)計(jì)“m不變，研究a與F的關(guān)系”和“F不變，研究a與m的關(guān)系”兩種實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。然后，基于所獲數(shù)據(jù)建立aF圖像和a1m圖像并分析推理，得出函數(shù)關(guān)系。其中，“平衡摩擦力”“沙和沙桶重力遠(yuǎn)小于小車重力”“描點(diǎn)連線作圖”等細(xì)節(jié)步驟，需要學(xué)生時(shí)刻保持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。最后，社會(huì)層面的觀點(diǎn)交流中，“摩擦力平衡不足或過度”“沙和沙桶重力因逐漸增大而不滿足遠(yuǎn)小于小車重力”等引起的圖像差異，將促使學(xué)生作出修正并逐步形成團(tuán)隊(duì)觀點(diǎn)，這些都是實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度的精彩呈現(xiàn)。當(dāng)然，“方案設(shè)計(jì)—方案實(shí)施—數(shù)據(jù)獲取—數(shù)據(jù)分析—協(xié)商修正—形成觀點(diǎn)”的歷程中，積極進(jìn)取的科學(xué)態(tài)度外顯其中。

（三）升華觀念，以構(gòu)建體驗(yàn)彰顯科學(xué)本質(zhì)

構(gòu)建體驗(yàn)是指學(xué)生在團(tuán)隊(duì)觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過縱橫各種知識(shí)脈絡(luò)和情感因素實(shí)現(xiàn)觀念構(gòu)建、信念鑄造、價(jià)值彰顯的體驗(yàn)過程。可以看出，構(gòu)建體驗(yàn)包含構(gòu)建觀念、鑄造信念、彰顯價(jià)值三個(gè)步驟。物理觀念的構(gòu)建需要學(xué)生經(jīng)歷“團(tuán)隊(duì)觀點(diǎn)—概念規(guī)律—核心概念—物理觀念”的進(jìn)階歷程：概念規(guī)律是團(tuán)隊(duì)觀點(diǎn)更為科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋硎觯诵母拍钍侨舾蓚€(gè)概念規(guī)律的提煉，物理觀念則為多種核心概念的升華。鑄造信念源于物理觀念構(gòu)建后，主體因具有審視物理世界與真實(shí)世界內(nèi)在聯(lián)系的關(guān)鍵能力而產(chǎn)生的一種改造自然界的信心和理念。價(jià)值則彰顯于學(xué)生從情境感知到物理觀念構(gòu)建的一系列進(jìn)階過程，是學(xué)生從彷徨的認(rèn)知沖突到明晰的觀念構(gòu)建歷程中所呈現(xiàn)的一種科學(xué)本質(zhì)的獲得。

例如，學(xué)生依據(jù)團(tuán)隊(duì)觀點(diǎn)a∝F、a∝1m得出a=kFm，再結(jié)合k=1的國(guó)際單位約定，推導(dǎo)出牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F=ma，并以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈淖旨右悦枋觥Ｔ谥蟮膶W(xué)習(xí)中，牛頓第二定律關(guān)聯(lián)動(dòng)量定理和動(dòng)能定理提煉為“力與運(yùn)動(dòng)”的核心概念，再與“相互作用力”的核心概念（由基本力、常見力、牛頓第三定律提煉）、“運(yùn)動(dòng)”的核心概念（由微觀運(yùn)動(dòng)、中觀運(yùn)動(dòng)、宏觀運(yùn)動(dòng)提煉），一起升華為“運(yùn)動(dòng)與相互作用”的物理觀念。觀念構(gòu)建以后，學(xué)生的頭腦將展現(xiàn)系統(tǒng)的學(xué)科圖景，由此獲得運(yùn)用“運(yùn)動(dòng)與相互作用”觀念解決生活實(shí)際問題的信念，并在“運(yùn)動(dòng)與相互作用”觀念構(gòu)建過程中獲取實(shí)驗(yàn)探究（包括方案設(shè)計(jì)、實(shí)施與分析）、思維方法（如控制變量法、歸納法）等科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)知價(jià)值。

（四）置于實(shí)踐，以驗(yàn)證體驗(yàn)培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任

驗(yàn)證體驗(yàn)是把已構(gòu)建的觀念置于生活實(shí)踐以期檢驗(yàn)和證實(shí)的過程。創(chuàng)設(shè)應(yīng)用情境是驗(yàn)證體驗(yàn)的首要條件。應(yīng)用情境不同于感知體驗(yàn)中的探究情境，它是探究情境的深化和進(jìn)階，旨在考查學(xué)生在新情境中解決新問題的思維能力和實(shí)踐能力。應(yīng)用情境的創(chuàng)設(shè)應(yīng)與“科技·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境”緊密結(jié)合，注重在觀念的應(yīng)用和遷移中培養(yǎng)學(xué)生遵守道德規(guī)范、保護(hù)環(huán)境并推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任感。驗(yàn)證體驗(yàn)一般會(huì)出現(xiàn)兩種結(jié)果：一種是已構(gòu)建的觀念得以應(yīng)用、問題得以解決，體驗(yàn)式教學(xué)到此結(jié)束;另一種是問題不能順利解決、已構(gòu)建的觀念需要修正，由此開啟下一輪的體驗(yàn)式教學(xué)。因此，體驗(yàn)式教學(xué)不是一種終結(jié)式的環(huán)節(jié)教學(xué)，而是一種螺旋上升式的循環(huán)教學(xué)，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)也會(huì)隨之進(jìn)入二次甚至多次深化階段。

例如，學(xué)生在構(gòu)建“運(yùn)動(dòng)與相互作用”觀念后，教師可以創(chuàng)設(shè)“司機(jī)醉酒駕車”的情境，在已知行人到汽車的距離、汽車初速度、司機(jī)反應(yīng)時(shí)間、汽車（含司機(jī)）的質(zhì)量、剎車時(shí)汽車所受阻力的條件下，要求學(xué)生判斷司機(jī)醉駕時(shí)汽車是否會(huì)撞到行人，合理滲透汽車安全駕駛等道德規(guī)范。教師還可以創(chuàng)設(shè)“利用無(wú)人機(jī)展開環(huán)境探測(cè)和投放貨物”的真實(shí)情境，在已知無(wú)人機(jī)的質(zhì)量、上升動(dòng)力、豎直上升的時(shí)間和位移的條件下，要求學(xué)生求解無(wú)人機(jī)上升過程中所受的阻力大小。這樣的情境，通過“運(yùn)動(dòng)與相互作用”觀念的應(yīng)用，可以培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境以及通過新技術(shù)促進(jìn)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)責(zé)任感。當(dāng)然，若學(xué)生在上述兩個(gè)情境中不能順利實(shí)現(xiàn)“運(yùn)動(dòng)與相互作用”觀念的應(yīng)用，教師則需根據(jù)學(xué)生在解決問題過程中的“疑惑之處”有針對(duì)性地再次（甚至多次）開展體驗(yàn)式教學(xué)。